芯片封测 头豹词条报告系列

芯片封测行业分类 芯片封装按照封装技术可分为引线框架封装技术、嵌入式封装技术和裸芯片封装技术，不同封装技术的主要区别在于封装过程中用于承载晶圆或芯片的材料的使用量不同。芯片测试按照测试方法可分为板级测试、晶圆CP 测试、封装后成品FT测试、系统级SLT测试和极端环境测试。芯片的检测标准可分为功能（参数指标是否符合设计要求）、性能（制造过程有无缺陷）和可靠性（在不同环境工作的稳定性）三方面，不同测试方法涉及的检测 [4] 标准有所差异。 封装：按封装技术分类 引线框架封装技术（Leadframe Packages）指使用粘结剂将晶圆切片粘附在引线框架上，然后使用金属线将晶圆切片和引线框架相应管脚连接，最后将引线框架和封装壳组合后进行塑膜包封或液态胶灌封的封装技术。引线框架技术作为传统的集成电路封装技术，用于承载晶圆或芯片的材料的使用量较多。随着引脚数量、线密度、基板层数的增加，传统引线框架技术的发展受到限制。方形扁平式封装（QFP）是较典型的引线框架技术之一，该技术具有引脚距离小、管脚细的特点，多用于大规模或超大型集成电路的封装。 引线框架封装 嵌入式封装技术（Embedded Packages）指将芯片直接嵌入基板内部以实现系统集成和功能模块化的技术。嵌入式封装技术用于承载晶圆或芯片的材料的使用量较少。在其他封装技术中，器件位于基板的顶部，而嵌入式封装通过将芯片直接嵌入基板节省功耗、减小封装尺寸并提高系统运行效率。嵌入式封装包括倒装芯片级封装和晶圆级芯片级封装。芯片级封装（Chip Size Package，CSP）的封装外形尺寸小，封装后外形尺寸不大于裸芯片尺寸的1.2倍。芯片级封装适用于脚数少的集成电路，如信息家电、数字电视、电子书、无线网络、蓝牙等内存条和便捷电子产品。 芯片封测分类 嵌入式封装 裸芯片封装技术（Die Packages）指不使用封装壳保护，直接将裸芯片（裸芯片指原始晶圆切片，是芯片半成品）与目标基板相连。裸芯片封装由于不使用封装壳，传输线长度缩减，信号延迟减少，用于承载晶圆或芯片的材料的使用量最少。但是，没有封装壳的保护使其被损坏的风险更高。裸芯片封装包括覆晶（倒装）技术、基板芯片连接技术和晶圆级封装技术等。晶圆级封装是主要的裸芯片封装技术之一，该技术不使用基板，将两片晶圆利用物理或化学方法键合在一起。摩托罗拉的RAZR手机、iphone手机等均采用晶圆级封装技术从而使手机更加轻薄。 裸芯片封装 测试：按测试方法分类 板级测试指引出芯片与基板的接口，搭建芯片的“模拟工作环境”从而检测芯片功能的测试方法，该测试方法主要使用仪器仪表和EVB评估版。板级测试应用于芯片功能和可靠性测试。 板级测试 晶圆CP测试指通过探针将测试机与裸芯片连接，进行电压、电流、时许和功能等方面验证的测试方法。该测试方法主要目的是在封装前筛选故障晶圆片从而缩减后续封装成本。晶圆CP测试应用于芯片功能和性能测试。 晶圆CP测试 封装后成品FT测试指在芯片封装后利用分选机和测试机对芯片成品功能和电参数进行终测的测试方法。具体流程为：1）分选机将芯片成品送至测试机。2）测试机连接芯片输出和采集信号。3)分选机根据测试机反馈的结果对被测芯片进行标记、分选、收料和编带。封装后成品FT测试应用于芯片功能测试、性能测试和可靠性测试。 封装后成品FT测试 芯片封测分类 系统级SLT测试指将芯片放在其正常工作的系统环境下进行检测的测试方法，该方法是FT测试的补充。系统级SLT测试应用于芯片功能测试、性能测试和可靠性测试。 系统级SLT测试 极端环境测试指将芯片置于各种苛刻环境中检测其可靠性的测试方法。具体方法包括：1）ESD静电，指给芯片施加瞬间大电压的测试方法。2）老化HTOL，指高温下计算芯片寿命的测试方法。3）HAST，指将芯片置于严苛温度湿度环境测试其耐湿能力的测试方法。极端环境测试应用于可靠性测试。 极端环境测试 芯片封测行业特征 中国芯片封测行业具有区域性、劳动密集和先进封装成为未来发展趋势三大特征。在区域性方面，中国大陆封测企业主要集中于东部长三角地区，上游芯片制造厂商的区域性分布是中游芯片封测企业区域性分布的主要原 因。在劳动密集方面，芯片封测企业技术人员占比较高。由于封装技术种类繁多且技术差异大，不同封装技术需要不同的技术人员。同时，芯片封装厂商技术人员相比于芯片设计和制造产业学历相对较低，是典型的劳动密集 型产业。因此芯片封装产业具有劳动密集型产业典型的特征，即离职率相对较高且常年存在劳动力缺口。在行业发展趋势方面，先进封测技术更能适应后摩尔时代企业对芯片集成度和性能的高需求，因此先进封装技术在中国 的封装产业占比将持续提升并成为带动整体行业发展的主要动力。 [9 中国芯片封测产业具有区域性特征 封装测试企业集中于东部。 中国芯片封测企业总体呈现东多西少的分布特征，中国大陆中西部封测企业占比仅14.0%。在全球封测产 业中，中国封测企业市占率达64.0%，其中台湾省市占率43.9%，大陆企业市占率20.1%。全球10大芯片封测企业有6家来自中国台湾，3家来自大陆（长电科技、通富微电、华天科技）。大陆东部地区封测企业 占比达86%，其中长三角地区55.0%，是大陆芯片封测企业分布最多的地区。珠三角地区和环渤海地区封测企业占比分别为15%和12%。芯片封测企业分布主要受上游芯片制造企业分布影响，在中国半导体产能 中，江苏、上海等华东地区占比最多，其中长三角地区晶圆厂数量在全国中占比接近50%。作为芯片制造企业的下游，芯片封装企业靠近制造企业建立生产线可以节省运输成本、依靠空间优势抢占市场份额，全 产业链运行效率得到提高。 芯片封测属劳动密集型产业 封测行业对人员需求量大，当前人才供应不足。 2022年芯片封装测试从业人员达16万人，占设计、制造、封装从业人员总数的29.6%。以长电科技为例， 截至2022年报告期，长电科技技术人员5,985人，占在职员工总数29.7%。芯片封测技术种类繁多是人才需求大的主要原因，芯片封装多达70多种。不同的封装方式对技术的要求差异较大，因此厂商针对不同封 装技术对人才的技能需求有所差异。由于人才技能不重合，企业针对不同封装生产线要聘用不同的技术人员，封测行业的人才需求量因此而增加。芯片封测人才缺口较大，2021年芯片封测行业离职率高达17%， 高于芯片行业平均离职率（12%），封测环节人才缺口为21万人。劳动密集是封测环节劳动力短缺且流动性大的主要原因，离职率高和员工流动性大是劳动密集型产业的普遍现象。相比于芯片设计和制造环节， 先进封装成为行业未来发展趋势 先进封装指新兴的、技术含量高的封装技术。 下游应用领域对芯片性能、尺寸、功耗和集成度等方面的要求促进先进封装技术的发展。先进封装能够在小空间内实现电子、机械及半导体等多个设备的高密度组合封装，是将更多功能集成到芯片应用设备的关 键技术。2022年全球先进封装市场规模占封装比例为42.7%，但中国2022年先进封装市场规模占封装比例 仅为38.0%（先进封装市场规模1,138.1亿元）。随着中国芯片制造全产业链的不断发展，先进封装市场在封装市场的占比将持续提升。在后摩尔时代，芯片制程工艺的提升速度由于研发成本和技术瓶颈已经逐渐 放缓，先进封装成为提升芯片集成度和整体性能的首选突破口。因此，先进封装将成为未来封装行业的发展趋势。 1987年，专注于芯片制造封测的晶圆代工厂台积电成立，该企业的成立推动集成电路产业由设计、 制造、封测一体的IDM模式逐步转向专业化的OSAT模式，芯片产业的各个环节实行专业分工并各自成为独立的产业。芯片封测行业自此开始逐步产生并作为一个独立的行业发展。1994年，南通富士 通微电子有限责任公司成立，该公司是中国芯片封测头部企业通富微电的前身。1995年，中国909工程立项，其方针为：建设集芯片设计、制造和销售为一体，并以整机发展紧密结合的中国微电子行业 大型跨国企业集团。909工程的建设方针并未将芯片封测视为单独的产业，但该工程为芯片封测产业的形成提供技术、人才、生产线等多方面的基础。 二十世纪90年代以来，OSAT晶圆封测代工模式的概念逐渐形成。中国大陆芯片封测头部企业的早期前身纷纷成立，中国推出政策扶持芯片产业的发展，但本阶段芯片封测尚未完全作为独立的产业发 展。 启动期 2000~2013 2000年6月，国务院颁布《鼓励软件产业和集成电路产业发展的若干政策》，该政策推出一系列促进包括芯片封测产业在内的芯片产业发展的优惠政策和措施。中国芯片封测产业随着国家出台的鼓励政 策逐步进入发展启动期。 2000年12月，江阴长江电子实业有限公司依法整体变更为江苏长电科技股份有限公司，中国芯片封 测龙头企业就此成立。 2005年12月，国家发改委等4部门发布《国家鼓励的集成电路企业认定管理办法》，该政策将芯片封 测企业归类为集成电路制造企业，通过该办法认定的封测企业可享受税收激励、技术创新等方面的政 策优惠。 2006年1-9月，中国芯片封测行业销售额达384.8亿元，同比增速57.7%，中国大陆成为仅次于中国 台湾的世界第二大封装测试代工基地。 2000年以来，随着国家出台政策扶持集成电路产业发展和OSAT模式逐渐传入我国，芯片封测行业进 入发展的启动期。中国逐步发展为世界最大的芯片封装测试基地，中国大陆企业和中国台湾企业成为全球封测产业的重要支柱。 高速发展期 2014~2023 2014年6月，国务院颁布《国家集成电路产业发展推进纲要》。该纲要提出要提升先进封装测试行业 的发展水平，推动中国封装测试行业的兼并与重组，开展芯片级封装、三维封装、晶圆级封装、硅通孔等高级封装测试产品的研发与量产。该纲要的颁布标志着中国芯片封测产业开始清退低效产能并逐 步发展先进封装技术，封测产业进入高速发展期。 2014年9月，国家成立集成电路产业基金，该基金先后扶持封测行业多家企业（长电科技、通富微 电、华天科技等）的国际并购项目，为封测企业的并购发展提供资金支持。 2018年，中国芯片先进封装实现营业收入526亿元，占封装产业总营收25.0%，此时全球先进封装营 收占比为42.1%。长电、通富、华天、晶方四家企业先进封装产值110.5亿元，在中国先进封装产值中占比约为21.0%。 2020年8月，国务院颁布《新时期促进集成电路产业和软件产业高质量发展的若干政策》，该政策是新时期发展芯片封测产业的纲领性政策。在该政策颁布后，国家多部门出台配套政策从所得税减免、 创新体系建设等多方面促进芯片封测产业的发展。 2020年底，中国半导体封测企业共492家，包含71家在建、签约企业，其中江苏封测企业128家，广 东97家，是中国芯片封测企业最多的两个省份。 2022年，中国大陆有4家企业进入全球封测厂商前10名，其中长电科技市场占比为10.7%。中国封测 产业规模达到2,995亿元，同比增长8.4%，其中先进封装市场占比达到约38.0%。 2014年《国家集成电路产业发展推进纲要》的颁布标志着中国芯片封测产业进入高速发展期，同时 先进封装技术成为封装产业的重点发展方向。截至2022年，全球封测行业市场CR5为64.5%，前5家 企业除安靠以外全部为中国企业，中国封测行业发展处于世界前列。 产业链上游 生产制造端 芯片制造商 上游厂商 中芯国际集成电路制造（上海）有限公司 上海华虹（集团）有限公司 华润微电子（重庆）有限公司 查看全部 产业链上游说明 在Fabless模式成为芯片行业主流模式的背景下，负责芯片制造的晶圆代工厂（Foundry）在芯片产业链中占据重要地位。 从产业格局看，中国芯片制造行业价值占芯片产业链约16%，该行业呈现明显头部效应。台积电作为世界最大芯片制造代工厂，其全球市场份额超过50%。大陆地区代工厂中芯国际、华虹集团营收